Vorrichtung zur Erzeugung von synchronen Schub-/Drehbewegungen

Abstract

 Eine Vorrichtung zur Erzeugung von synchronen Schub-/Drehbewegungen besitzt wenigstens zwei gekoppelte Schub-/Dreheinheiten (2), deren Drehwellen (4) drehfest mit einer gemeinsamen Antriebswelle verbunden sind und deren Gehäuse (3) um die Antriebswelle als Drehachse zueinander beliebig verdreht angeordnet, lösbar aneinander befestigt sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von synchronen Schub-/Drehbewegungen mit wenigstens einer Schub-/Dreheinheit mit Gehäuse, in welchem eine Drehwelle und um 90° versetzt eine mit dieser in Eingriff stehende Zahnschubstange gelagert sind.

[0002] Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus dem Prospektblatt der Anmelderin "Schlüter-Hubelemente" bekannt. Eine solche Vorrichtung eignet sich für den Aufbau kompletter Hubsysteme, bei denen es unabhängig von der Lastverteilung auf synchrones und positioniergenaues Bewegen ankommt. Die Vorrichtungen arbeiten dabei nach dem Prinzip der Zahnstangengetriebe, sie setzen Dreh- in Linearbewegung um. Je nach Aufgabenstellung ist auch eine umgekehrte Betriebsweise möglich.

[0003] Um unterschiedliche Systemkonfigurationen zur Lösung unterschiedlicher Aufgabenstellungen realisieren zu können, sind derzeit zwei unterschiedliche Hubvorrichtungen bekannt, nämlich eine gattungsgemäße Hubvorrichtung mit einer Zahnstange, bei der die Linearbewegung horizontal oder vertikal erfolgen kann. Darüber hinaus sind als zweites Grundelement sogenannte Doppel-Hubelemente bekannt, die mit zwei um 90° versetzten Zahnstangen arbeiten, welche gleichzeitig Linearbewegungen in horizontaler und vertikaler Richtung zulassen. Der Antrieb dieser einzelnen Vorrichtungen kann je nach Aufgabenstellung drehend oder linear ausgeführt werden.

[0004] Wenn auch mit den bekannten Vorrichtungen schon eine Fülle von unterschiedlichen Systemkonfigurationen verwirklicht werden können, besteht ein Nachteil der bekannten Lösungen darin, daß beim Anwender jeweils zwei unterschiedliche Grundbauelemente bereitgehalten werden müssen, nämlich zum einen eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einer Zahnstange und zum anderen eine zweite Ausführung mit zwei um 90° versetzt angeordneten Zahnstangen. Darüber hinaus ist bei den bekannten Vorrichtungen von Nachteil, daß bei der Ausführung mit zwei Zahnstangen die beiden Schubrichtungen auf einen Winkel von 90° zueinander festgelegt sind.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Vorrichtung so zu verbessern, daß mit dieser auf einfache Weise unterschiedlichste Hubaufgaben realisiert werden können.

[0006] Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß durch wenigstens zwei gekoppelte Schub-/Dreheinheiten gelöst, deren Drehwellen drehfest mit einer gemeinsamen Antriebswelle verbunden sind und deren Gehäuse um die Antriebswelle als Drehachse zueinander beliebig verdreht angeordnet, lösbar aneinander befestigt sind.

[0007] Es steht somit eine Vorrichtung zur Verfügung, die aus wenigstens zwei identischen Bauteilen, d.h. zwei identischen Schub-/Dreheinheiten besteht, welche in beliebiger Anordnung durch entsprechende Ausrichtung der beiden Gehäuse aneinander befestigt werden können, so daß es möglich ist, nicht nur, wie bei der bekannten Vorrichtung zwei um 90° versetzte Zahnschubstangen zu erreichen, vielmehr können prinzipiell die Schubstangen der beiden gekoppelten Schub-/Dreheinheiten in beliebiger Winkelanordnung ausgerichtet werden. Es ist somit nicht erforderlich, für unterschiedliche Hubaufgaben mehrere unterschiedliche Bauteile bereitzuhalten, vielmehr können aus identischen Bauteilen (Schub-/Dreheinheiten) eine Vielzahl unterschiedlicher Anordnungen erstellt werden.

[0008] Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Drehwellen der Schub-/Dreheinheiten als profilierte Hohlwellen ausgebildet sind, in welche die Antriebswelle drehfest eingreift. Diese Ausgestaltung dient einer besonders leicht zu handhabenden Anordnung, nach entsprechender Befestigung der Gehäuse der beiden Schub-/Dreheinheiten läßt sich die drehfeste Verbindung der Drehwellen durch einfaches Einschieben der profilierten Antriebswelle erreichen.

[0009] Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn die miteinander verbundenen Gehäuse um einen gemeinsamen Zentrierring gegeneinander verdrehbar sind. Es ist dann auf einfache Weise eine exakte Ausrichtung der beiden Gehäuse und Drehwellen zueinander möglich, ohne daß es dazu einer aufwendigen Positionierung bedarf.

[0010] Zur lösbaren Verbindung der Gehäuse zweier Schub-/Dreheinheiten ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Gehäuse mittels einer Verschraubung aneinander befestigt sind, und daß im jeweiligen Gehäuse auf einem gemeinsamen Radius um die Drehwelle eine Vielzahl von Bohrungen für die Verschraubung ausgebildet ist. Die Gehäuse der beiden zu koppelnden Schub-/Dreheinheiten können dann in die gewünschte Anordnung gegeneinander verdreht und in dieser Position durch Einfügen entsprechender Schrauben aneinander lösbar befestigt werden.

[0011] Weiterhin sieht die Erfindung vorteilhaft vor, daß das jeweilige Gehäuse zentrisch um die Führungselemente der Zahnschubstangen angeordnete Einsenkungen zur Aufnahme von Behältern für Schmierstoff aufweist. Durch diese Ausgestaltung wird die Baukastenausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch verbessert, da die entsprechenden Behälter getrennt bereitgehalten werden und auf einfache Weise eingesetzt bzw. ausgetauscht werden können.

[0012] Zur Verbesserung der Funktionsfähigkeit sieht die Erfindung vorteilhaft vor, daß die Drehwellen in Wälzlagern gelagert sind. Gegenüber bekannter Gleitlagerlagerung bei derartigen Vorrichtungen läßt sich somit eine wesentlich weniger aufwendige Lagerung der Drehwellen erreichen.

[0013] Die Wartungsfreundlichkeit kann vorteilhaft dadurch erhöht werden, daß die Zahnschubstangen in Kugelbuchsen gelagert sind.

[0014] In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zahnschubstangen an beiden Kupplungsenden mit einem Gewinde versehen sind, an welches ein Kupplungsadapter anschraubbar ist. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß ein Zahnstangentyp sowohl für den horizontalen als auch für den vertikalen Einsatz Verwendung finden kann. Die Zahnschubstange wird dabei lediglich durch Einschrauben der verschiedenen Adapter modifiziert. Aufgesetzte weitere Vorrichtungen können direkt mit dem oberen Ende der vertikalen Zahnschubstange verschraubt werden.

[0015] Dabei ist vorteilhaft vorgesehen, daß der Kupplungsadapter als Augenschraube ausgebildet ist. Hier kann selbstverständlich auch ein Wellenschaft vorgesehen sein oder ein anderer Adaptertyp.

[0016] Bei der Verwendung von Augenschrauben als Kupplungsadapter für die Zahnschubstange ist besonders vorteilhaft vorgesehen, daß die Augenschraube mit einer Zug-/Druck-Stange verbindbar ist, welche an beiden Kupplungsenden jeweils einen Gabelkopf aufweist und längenveränderbar ist. Mit einer solchen längenveränderbaren Zug-/Druck-Stange ist auch für unterschiedliche Abstände auf einfache Weise eine Kupplung zweier erfindungsgemäßer Vorrichtungen möglich, indem einfach ein Verbindungsbolzen zwischen die jeweilige Augenschraube und den jeweiligen Gabelkopf eingesteckt wird. Dabei ist bevorzugt das Spiel zwischen Augenschraube und Gabelkopf so gewählt, daß geringe Maßdifferenzen in allen drei Achsrichtungen, vorzugsweise unterstützt durch eine Kugelbuchse, ausgeglichen werden. Bisher übliche Verspannungen in den Zahnstangenführungen und die daraus resultierende geringe Standzeit werden somit vermieden.

[0017] Besonders bevorzugt ist es, wenn die Zug-/Druck-Stange ein Gewindestück aufweist, auf welches die Gabelköpfe aufschraubbar sind. Durch Verwendung unterschiedlich langer Gewindestücke ist dann auf einfachste Weise eine stufenlose Einstellung der Differentialkupplung möglich, wobei beispielsweise die Gewindestücke in konstruktiven Schritten von 100 mm ausgelegt sein können. Durch geeignete Ausdehnung der Gewindetiefen kann dadurch ein Einstellbereich von beispielsweise 100 mm überbrückt werden.

[0018] Die Feineinstellung durch den Monteur wird vor Ort vorgenommen. Dies wird dadurch erreicht, daß Kontermuttern am Gewindestück bzw. den Gabelköpfen gelöst werden und das jeweilige aus Augenschraube und Gabelkopf bestehende Kupplungsteilstück verdreht wird. Durch unterschiedliche Gewindesteigungen zwischen Augenschraube und Gabelkopf kann bei einer Drehung von 360° beispielsweise ein Verstellweg von 1 mm erreicht werden. Einstellungsgenauigkeiten im hundertstel Millimeterbereich sind so unproblematisch erreichbar.

[0019] Die Gesamtkonzeption der Vorrichtung bzw. des aus mehreren Vorrichtungen gebildeten Systemes ist somit als Stecksystem ausgelegt, was eine besonders schnelle und sichere sowie genaue Montage zuläßt. Die Montagezeit gegenüber bisher üblichen gebohrten und gestifteten Systemen ist um ca. 70 % geringer. Gleichzeitig wird durch schnelles Herauslösen einzelner Teile aus dem Gesamtsystem zudem ein Höchstmaß an Reparaturfreundlichkeit erreicht.

[0020] Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt jeweils in perspektivischer Darstellung in

Fig. 1

eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei gekoppelten Schub-/Dreheinheiten,

Fig. 2

eine einzelne Schub-/Dreheinheit,

Fig. 3

in Seitenansicht teilweise im Schnitt eine vorteilhafte Zahnschubstange einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4

in Seitenansicht einen als Augenschraube ausgebildeten Kupplungsadapter für die Zahnschubstange nach Fig. 3,

Fig. 5

einen als Wellenschaft ausgebildeten Kupplungsadapter für die Zahnschubstange nach Fig. 3 in Seitenansicht,

Fig. 6

eine mit Zahnschubstangen mit Augenschraube gekoppelte Zug-/Druck-Stange in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung mit einer ersten Länge,

Fig. 7

die Anordnung nach Fig. 6 mit einer zweiten Länge,

Fig. 8

ein Ausführungsbeispiel eines aus erfindungsgemäßen Vorrichtungen zusammengestellten Systems in Seitenansicht und

Fig. 9

das System nach Fig. 8 in Draufsicht.

[0021] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von synchronen Schub-/Drehbewegungen ist in der Zeichnung allgemein mit 1 bezeichnet. Diese Vorrichtung 1 besteht aus wenigstens zwei baugleichen, aneinander gekoppelten Schub-/Dreheinheiten 2, die jeweils ein Gehäuse 3 aufweisen.

[0022] Wie an sich bekannt, ist innerhalb jedes Gehäuses 3 der jeweiligen Schub-/Dreheinheit 2 eine Drehwelle 4 und dazu um 90° versetzt mit dieser Drehwelle in Eingriff stehend eine Zahnschubstange 5 gelagert.

[0023] Vorteilhaft sind dabei, was zeichnerisch nicht im einzelnen dargestellt ist, die Drehwellen 4 jeweils in Wälzlagern und die Zahnschubstangen 5 jeweils in Kugelbuchsen im Gehäuse 3 gelagert.

[0024] Jedes Gehäuse 3 weist parallel zur Drehwelle 4 auf einem gemeinsamen Radius eine Mehrzahl von Bohrungen 6 auf, derart, daß die beiden Gehäuse 3 zweier Schub-/Dreheinheiten 2 um die nicht dargestellte, drehfest mit den beiden Drehwellen 4 verbundene Antriebswelle als Drehachse zueinander beliebig verdreht angeordnet werden können. In Abhängigkeit von der jeweiligen Hubaufgabe ist es somit möglich, durch entsprechende Anordnung der beiden Gehäuse 2 zueinander unterschiedliche Winkelstellungen der beiden Zahnschubstangen 5 beider Schub-/Dreheinheiten 2 zu verwirklichen, d.h. es ist nicht nur die in Fig. 1 dargestellte rechtwinklige Anordnung möglich, sondern es läßt sich prinzipiell jede Winkelstellung zwischen den Zahnschubstangen 5 verwirklichen. Dabei ist für eine exakte Ausrichtung der beiden Schub-/Dreheinheiten 2 vorgesehen, daß die beiden Gehäuse 2 um einen nicht dargestellten gemeinsamen Zentrierring gegeneinander verdrehbar sind. Dieser Zentrierring kann jeweils entsprechend in die betreffende Ausnehmung 7 für die Drehwelle 4 eingesetzt werden.

[0025] Um auf besonders einfache Weise eine Kopplung und drehfeste Verbindung der Drehwellen 4 mit der Antriebswelle zu erreichen, sind die Drehwellen 4 als Hohlwellen ausgebildet, wie in Fig. 2 dargestellt. Dabei sind die Hohlwellen entsprechend mit einer Profilierung versehen, z.B. als Keilwelle ausgebildet, so daß eine entsprechend außenprofilierte Antriebswelle auf einfache Weise drehfest in die Drehwellen 4 eingreifen und diese miteinander koppeln kann.

[0026] Die Gehäuse 2 bestehen bevorzugt aus einzelnen Seitenteilen, die beispielsweise miteinander verschraubt sein können, entsprechende Bohrungen sind mit 8 angedeutet. Hier können Gußteile Verwendung finden oder es können auch entsprechende Blechformteile eingesetzt werden.

[0027] Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß das jeweilige Gehäuse 3 zentrisch um die Führungselemente der Zahnschubstangen 5 angeordnete Einsenkungen zur Aufnahme von Behältern für Schmierstoff aufweist, was zeichnerisch nicht dargestellt ist.

[0028] Erkennbar besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 im wesentlichen nur aus baugleichen Schub-/Dreheinheiten 2, die prinzipiell in beliebiger Anzahl aneinandergereiht und gekoppelt werden können, d.h. hier können nicht nur zwei derartige Einheiten miteinander gekoppelt werden, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, sondern auch drei oder mehr, wobei dann durch entsprechende Anordnung der Gehäuse zueinander die Zahnschubstangen 5 in beliebiger Richtung orientiert angeordnet werden können und dergl. mehr.

[0029] In Fig. 3 ist in besonders vorteilhafter Ausgestaltung eine Zahnschubstange 5 dargestellt. Diese Zahnschubstange 5 ist an beiden Kupplungsenden 9 jeweils mit einem Innengewinde 10 versehen, in welches ein Kupplungsadapter einschraubbar ist.

[0030] Dieser Kupplungsadapter ist gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 vorzugsweise als Augenschraube 11 ausgebildet, welche mit einem Außengewinde 12 versehen ist und in üblicher Weise einen Kopf 13 mit einer Bohrung 14 aufweist.

[0031] Alternativ kann gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 der Kupplungsadapter auch als Wellenschaft 15 ausgebildet sein, das Einschraubgewinde ist hier mit 16 bezeichnet.

[0032] Erkennbar bietet die Ausgestaltung der Zahnschubstange 5 gemäß Fig. 3 den Vorteil, daß unterschiedliche Kupplungsadapter stirnseitig angebracht werden können oder auch weitere Vorrichtungen.

[0033] Bei der Ausgestaltung des Kupplungsadapters als Augenschraube 11 gemäß Fig. 4 in Verbindung mit der Zahnschubstange nach Fig. 3 ist vorteilhaft auch eine Zug-/Druck-Stange 17 vorgesehen, die in Fig. 6 bzw. 7 dargestellt ist.

[0034] Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 weist die Zug-/Druck-Stange 17 an beiden Kupplungsenden jeweils einen Gabelkopf 18 auf, wobei beide Gabelköpfe 18 endseitig auf ein zwischen dieses befindliches Gewindestück 19 aufschraubbar sind. Die Gabelköpfe 18 sind dabei selbstverständlich so ausgelegt, daß sie verbindend mit den Augenschrauben 11 bzw. deren Köpfen 13 zusammenwirken, d.h. mit einem Verbindungsbolzen 20 gekoppelt werden können.

[0035] Durch unterschiedliche Längenauswahl der Gewindestücke 17 bzw. 17a (Fig. 7) können auf einfache Weise unterschiedlich lange Zug-/Druck-Stangen 17 bzw. 17a erstellt werden. Dabei sind zusätzlich sowohl an den Gewindestücken 19 als auch an den Gewinden 12 der Augenschrauben 11 Kontermuttern 21 bzw. 22 vorgesehen, mittels derer eine exakte Längeneinstellung möglich ist.

[0036] Um eine stufenlose Einstellung der Differentialkupplung in allen Längen zu gewährleisten, werden die Gewindestücke 19 vorzugsweise in konstruktiven Schritten von 100 mm ausgelegt. Durch die Auslegung der Gewindetiefen kann dazu ein Einstellbereich von 100 mm überbrückt werden. Es ist so beispielsweise möglich, dem Anwender ein Kupplungsstück in einem Einstellbereich von 280 bis 1480 mm stufenlos zur Verfügung zu stellen. Dabei werden die Kupplungsstücke bevorzugt voreingestellt geliefert.

[0037] Die Feineinstellung durch den Monteur vor Ort wird dadurch erreicht, daß die Kontermuttern 21,22 gelöst werden und das jeweils aus Augenschraube 11 und Gabelkopf 18 bestehende Kupplungsteilstück verdreht wird.

[0038] Durch unterschiedliche Gewindesteigungen zwischen Augenschraube 11 (vorzugsweise M20x2) und Kabelkopf (vorzugsweise M20x1,5) wird beispielsweise bei einer Drehung von 360° ein Verstellweg von 1 mm erreicht (Linksdrehung + 1 mm, Rechtsdrehung - 1 mm). Dadurch sind Einstellungsgenauigkeiten im hundertstel Millimeterbereich problemlos möglich.

[0039] Erkennbar ist das Gesamtsystem als Stecksystem ausgelegt, was eine schnelle und sichere sowie genaue Montage ermöglicht. Außerdem ist durch ein schnelles Herauslösen einzelner Teile aus dem Gesamtsystem ein Höchstmaß an Reparaturfreundlichkeit gegeben.

[0040] In den Fig. 8 und 9 ist beispielsweise ein aus mehreren Vorrichtungen 1 zusammengestelltes Gesamtsystem gezeigt, welches von einem Pneumatik-Zylinder 23 angetrieben wird, welcher über eine Kupplungsverbindung 24 an die Drehwelle 4 einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 angeschlossen ist.

[0041] Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So lassen sich mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 eine Vielzahl unterschiedlicher Hubsysteme erstellen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Erzeugung von synchronen Schub-/Drehbewegungen mit wenigstens einer Schub-/Dreheinheit mit Gehäuse, in welchem eine Drehwelle und um 90° versetzt eine mit dieser in Eingriff stehende Zahnschubstange gelagert sind,
gekennzeichnet durch
wenigstens zwei gekoppelte Schub-/Dreheinheiten (2), deren Drehwellen (4) drehfest mit einer gemeinsamen Antriebswelle verbunden sind und deren Gehäuse (3) um die Antriebswelle als Drehachse zueinander beliebig verdreht angeordnet, lösbar aneinander befestigt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehwellen (4) der Schub-/Dreheinheiten (2) als profilierte Hohlwellen ausgebildet sind, in welche die Antriebswelle drehfest eingreift.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die miteinander verbundenen Gehäuse (3) um einen gemeinsamen Zentrierring gegeneinander verdrehbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gehäuse (3) mittels einer Verschraubung aneinander befestigt sind und daß im jeweiligen Gehäuse (3) auf einem gemeinsamen Radius um die Drehwelle (4) eine Vielzahl von Bohrungen (6) für die Verschraubung ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das jeweilige Gehäuse (3) zentrisch um die Führungselemente der Zahnschubstangen (5) angeordnete Einsenkungen zur Aufnahme von Behältern für Schmierstoff aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehwellen (4) in Wälzlagern gelagert sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zahnschubstangen (5) in Kugelbuchsen gelagert sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zahnschubstangen (5) an beiden Kupplungsenden (9) mit einem Gewinde (10) versehen sind, an welches ein Kupplungsadapter (11,15) anschraubbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kupplungsadapter als Augenschraube (11) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Augenschraube (11) mit einer Zug-/Druck-Stange (17) verbindbar ist, welche an beiden Kupplungsenden jeweils einen Gabelkopf (18) aufweist und längenveränderbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zug-/Druck-Stange (17) ein Gewindestück (19) aufweist, auf welches die Gabelköpfe (18) aufschraubbar sind.

Zeichnung